1. МОЗГ:
КАК ОН УСТРОЕН
И РАБОТАЕТ?
Профессор Дубынин Вячеслав
Альбертович, 1
биологический ф-т МГУ, декабрь 2011

2. Вопрос:
С чем можно
сравнить
наш мозг?
Только с
17 век (Рене Декарт):
каким-то мозг как насос – «дернем
очень за веревочку», и он
направит в мышцу
сложным «животные духи». Позже
механизмом... это назвали
рефлекторной дугой. 2

3. 19 век – мозг сравнивали с
телефонной станцией;
21 век – мозг-компьютер.
Мозг принимает, обрабатывает и хранит
информацию, а также управляет «устрой-
ствами вывода» (мышцы, внутр. органы). 3

4. Мозг и компьютер состоят
из сходных блоков:
«устройства вывода»: управление мышцами,
внутренними органами;
«устройства ввода»: информация от органов чувств
(зрение, слух, осязание и т.д.);
«центральный процессор»: кора больших
полушарий (запуск поведения);
блоки памяти (кратковрем. и долговрем.);
центры потребностей, мотиваций, эмоций;
«блок питания»: центры сна и бодр-я.
4

5. Но все не так
просто…
Попробуйте умножить,
например, 12 на 13 –
и вы поймете, что
мозг и компьютеры
существуют для
выполнения разных
функций…
Мозг – «шумящий компьютер», и этот
шум – основа нашей индивидуальности. 5

6. Центральная нервная система
(ЦНС) = головной
и спинной мозг.
Периферическая
нервная система =
нервы и нервные
узлы (ганглии).
6

7. Спинной мозг – трубка из
нервной ткани, разделена на
31 часть (сегмент). В соответ-
ствии с этим наше тело от шеи до Шейные
копчика делится на 31 уровень. сегм.: 7
(шея, руки)
Грудные
сегм.: 12
(туловище)
Пояснич-
ные: 5
Крестцовые и (ноги)
копчиковый: 6
(задняя сторона
7
ног, таз)

8. Рецептор
растяжения
мышцы
4-хглавая м. бедра: П2-П4
8
Пример рефлекса
Бицепс: Ш5-Ш6 8
спинного мозга

9. Двигательные рефлексы поддаются созна-
тельному контролю.
Но спинной мозг управ-
ляет и внутренними
органами (сердце, со-
суды, бронхи, ЖКТ и
т.д.). Их реакции
(рефлексы) называются
вегетативными и
произвольн. контролю
практически не
поддаются.
На этом основана работа
детекторов лжи, реаги-
рующих на эмоции (точнее,
на потоотделение). 9

10. сангвиник
холерик
флегматик
мелан-
холик
У холерика эмоций больше, чем у сангвиника; у
флегматика – меньше; у меланхолика –
постоянные эмоциональные переживания
(обстановка тестирования создает стресс). 10

11. Таламус
Эпифиз
Основные
отделы
головного
мозга:
Гипоталамус
Ножки мозга
Четверохолмие Мозжечок
Мост 3
Продолговатый мозг
1 2
1) ствол
2) мозжечок
3) большие полушария 11

12. Основные
отделы
головного
мозга:
3
1 2
1) ствол
2) мозжечок
3) большие полушария 12

13. Мозжечок:
центр
управления
двигательными
автоматизмами
(врожденными
и возник-
шими в
результате
тренировок).
Новыми
(«произволь-
ными»)
движениями
управляют
большие
полушария.
13

14. Центральная
борозда Теменная
Лобная доля Большие полушария
доля
и, в первую очередь, их
Заты-
поверхностная часть
лочная («кора») отвечают за
доля
самые сложные,
эволюционно новые
функции (в т.ч. речь,
Височная доля
Боковая борозда
мышление, принятие
решений, волю).
Теменная и лобная 4 основные доли:
доли делятся на • затылочная (зрение)
переднюю и заднюю • височная (слух)
части, каждая из • теменная
которых выполняет • лобная.
свою функцию.
14

15. 1. Зрение.
2. Слух.
3 4 3. Чувствитель-
6 ность тела.
4. Ассоциативная
5 теменная кора:
1
объединяет пото-
2 ки сигналов от
разных сенсорн.
систем, здесь –
Память, Запуск речевые центры,
потребности поведения
ц. мышления.
5. Ассоциативная лобная кора: с учетом сенсорн.
сигналов, сигналов от центров потребностей,
памяти и мышления принимает решения о запуске
поведения («центр воли и инициативы»).
6. Двигательная кора. 15

16. нога
тулов.
рука
голова
язык C B
А
X Z
Y
Внутри каждой зоны коры –
X – узнав. отдельных еще более тонкое
тональностей, нот разделение на функции.
Y – звуки природы,
аккорды А – узнавание линий
Z – музыка, речь B – геометрические фигуры
C – лица конкретных людей
16

17. СТВОЛ:
самые древние, жизнен-
но необходимые ф-ии.
1. Продолговатый мозг и
3 мост: дыхание управл-е
2 работой сердца, центры
бодрствования.
1
2. Средний мозг: центры
сна, движения глаз,
Таламус – «секретарь» реакция на «новизну».
больших полушарий: 3. Промежуточный мозг:
пропускает к ним сильные верхняя часть (таламус),
сигналы, новые сигналы и
сигналы, связанные с нижняя – гипоталамус;
текущей деятельностью здесь же – гипофиз.
б. п/ш («по заказу шефа»). 17

18. Гипоталамус:
1. Управляет работой
эндокринной системы
2. Управляет температу-
3 рой тела
3. Управляет биологи-
ческими потребностями
(голод, жажда, половое
и родительское поведе-
Таламус – «секретарь» ние, страх, агрессия)
больших полушарий:
пропускает к ним сильные 4. Центры положит. и
сигналы, новые сигналы и отрицат. эмоций
сигналы, связанные с («удовольствия» и
текущей деятельностью «наказания»)
б. п/ш («по заказу шефа»). 18

19. дендриты
Мозг состоит из
миллиардов нервных аксон
клеток (нейронов). дендриты
Они обладают отростками
(аксонами и дендритами) и
устанавливают друг с другом
контакты (синапсы). тело
аксон 19

20. 1 – тело нейрона;
функция – обработка
2
информации.
2 – дендриты нейрона:
их обычно несколько,
воспринимают и прово-
дят сигналы к телу.
1
3 – аксон: всегда один,
проводит сигналы от
тела к другим клеткам.
3
4 – коллатераль:
4 отросток аксона.
20

21. дендриты
тело
аксон
НЕЙРОНЫ:
21

22. стимул
Рассмотрим
небольшую сеть
нейронов:
1 – сенсорный н-н:
1 6 6 воспринимает
стимулы
2 – клетка мышцы
5 3 – двигательный
4 3 2 нейрон: передает
сигнал на клетки
мышц, запуская их
сокращение.
4 – вегетативный нейрон:
передает сигнал на клетки
внутренних органов 6 – интернейроны:
связывают остальные типы
5 – клетка внутреннего нервных клеток, передавая,
органа обрабатывая и сохраняя
информацию.
22

23. стимул
Передача
сигнала к
следующей
клетке
1 6 6 происходит
в особых
структурах –
синапсах;
5 на схеме их
4 2 7 ).
3
Сигнал по нейрону передается в виде коротких
электрических импульсов.
Сигнал от нейрона к следующей клетке передается
за счет выделения из окончания аксона особого
вещества («медиатора»). 23

24. дендрит
синапсы
аксон
клетка-
мишень
аксон
В синапсе из окончания аксона при
приходе эл. импульса выделяется
вещество-медиатор, которое может
возбуждать либо тормозить
активность следующей клетки.
 главный возбуждающий медиатор
синапс
ЦНС – глутамат; главный
тормозный медиатор – ГАМК.
выделе-
мембрана  медиаторы, связанные с эмоциями:
след. дофамин, серотонин и др.
ние ме- клетки
диатора 24

25. Главные медиаторы ЦНС:
Глутаминовая к-та
глутамат (возбуждающий)
ГАМК
ГАМК (тормозный)
нарушение их баланса (обычно в сторону уменьшения
торможения) негативно влияет на нервные процессы:
дефицит внимания и
гиперактивность детей
повышенная нервозность и
тревожность взрослых
нарушения сна, бессонница
эпилепсия (чаще врожденная
патология, у 0.5% населения)
Для лечения используют вещества,
похожие на ГАМК.
25

26. Диагностика
При эпилепсии: эпилепсии по
очаг ЭЭГ:
постоянного над очагом
возбуждения в характерные
коре больших медленные
полушарий; волны
скачки эмоций,
судороги

27. кора больших базальные ганглии
полушарий
Дофамин.
черная
субстанция
Нейроны расположены в
среднем мозге, но аксоны
идут в б. п/ш, определяя
общий уровень подвижности,
скорость обработки сенсор-
ной информации, скорость
мышления, положит. эмоции,
ножки среднего мозга
связанные с движениями и с
получением новой инфор-
мации, творчеством.
Дофамин
При избыточной акт-ти:
расстройства восприятия
и мышления, галлюцинации,
шизофрения (для лечения
используют вещества,
мешающие работе
дофамина).
27

28. Положит. эмоции, связанные с выделением дофамина:
удовольствие от удовольствие от восприятия
движений, танца нового, от творчества
28

29. Базальные ганглии
Кора б. п/ш
Серотонин
Таламус
Серотонин.
Нейроны расположены в
центре ствола от
продолговатого до
Гипоталамус среднего мозга; аксоны
Височная доля расходятся по всей ЦНС, в
Ядра шва Мозжечок
числе прочего, снижение
К спинному мозгу
активности центров
отрицательных эмоций.
Антидепрессанты: При недостаточной
препараты, увели- активности: депрессии
чивающие акт-ть
серотонина в мозге
29

30. Все перечисленные препараты и любые другие вещества,
серьезно влияющие на работу медиаторов, вызывают
привыкание и зависимость.
Если это сочетается с появлением положительных
эмоций, галлюцинаций, изменением состояния сознания
– то говорят о наркотическом действии.
Самые «мягкие» наркотики – алкоголь и никотин; близок к
ним кофеин.
Некоторые наркотики серьезно повреждают мозг даже при
однократном применении:
героин, кокаин, ЛСД.
30

31. О никотине (токсине табака).
Он похож на медиатор
ацетилхолин и защищает
табак от поедания
насекомыми; для человека –
слабый «разрешенный»
наркотик.
Многие растительные
токсины используются нами
в качестве лекарств;
но основная часть
современных лекарствен.
препаратов – изобретенные
человекам соединения.
31

32. Одно из наиболее современ. направлений – использование
стволовых клеток: эмбрионы (справа) и кроветворная ткань
красного костного мозга (слева). Эти клетки при опред.
условиях могут превращаться в нервные и, по-видимому, хотя
32
бы отчасти «чинить» повреждения ЦНС.

33. Зачем изучать мозг?
Это интересно (самый сложный из
известных человечеству объектов)
Лечение заболеваний нервной
системы (в т.ч. – возрастных и
наследственных)
Повышение потенциала здорового
мозга
Использование знаний о принципах
работы мозга при создании вычислит.
техники и программного обеспечения
Использование знаний о ЦНС при
решении психологических,
социальных, эстетических и др.
проблем 33

34. В МГУ им. Ломоносова мозгом занимаются
биологи, медики и психологи
34